사물인터넷과 인공지능, 스마트 센서시장 키운다

사물인터넷(IoT)과 인공지능(AI)의 대두는 스마트 센서 시장을 크게 증폭시키는 계기가 됐다.

광범위한 센서를 통해서만이 사물인터넷 구축이 가능하며, 방대한 센서 데이터가 있어야 비로소 인공지능이 빛을 발할 수 있기 때문이다.

센서는 측정 대상물로부터 압력, 온도, 가속도, 생체신호 등 정보를 감지해 전기적 신호로 변환시켜 주는 장치로 사물인터넷(IoT)의 핵심요소 중 하나이다. 사물인터넷을 통해 구현되는 스마트 환경에서 센서는 매우 중요한 역할을 담당한다. 기존에 센서의 개념은 단지 ‘검출기’가 어떤 특정한 물질을 ‘감지’하는 수준에 머물렀다. 그러나, 현재의 센서는 감지 신호를 전달해 중앙처리장치가 어떠한 판단을 내리도록 하는 형태로 가고 있다.

스마트센서는 특히 스마트팩토리와 같은 산업용사물인터넷(IIoT) 환경에서 주목받고 있다. 예를 들어 여러 다른 크기의 제품을 생산하기 위해 잦은 라인 변경이 이뤄지는 유연 생산 운영을 간소화하는데 도움이 된다. 라인으로 들어오는 각 제품을 수동으로 재설정하는 대신, 스마트센서에 각각의 제품 규격에 대한 프로파일을 컨트롤러에 저장하고, 저장된 정보를 필요에 따라 센서로 전송함으로써 다양한 제품을 지원할 수 있다.

이는 센서 설정 시간이 몇 분에서 몇 초 수준으로 대폭 감소되어 유연 생산을 최적화할 수 있다. 장비 한 대에 설치된 센서들을 수동으로 재설정하는데 최대 1시간이 걸릴 수도 있다. 이런 작업에 한 시간이 소요된다는 것도 문제이긴 하지만, 가장 큰문제는 그 한 시간 동안 생산할 수 없다는 것이다.

스마트센서는 이런 생산 손실을 방지하는 것 외에도, 인력 변화로 인한 영향도 최소화할 수 있다. 예를 들면 숙련된 작업자 수준의 풍부한 진단 정보를 센서를 통해 제공할 수 있기 때문에 비숙련 작업자도 숙련된 작업자 수준의 업무 효율을 올릴 수 있게 된다는 것이다. 또한 통합된 스마트 센서 시스템의 자동화 설정 기능이 매번 센서로 일관된 값을 전송해 작업자가 수동으로 파라미터를 변경하는 경우 발생할 수 있는 설정 오류 가능성을 줄여 준다.

이처럼 스마트센서는 장비가 더욱 효율적으로 작동할 수 있게 하는 데이터를 전송한다. 제조업체는 스마트센서를 통해 상황에 맞는 진단 데이터를 수집하고, 이를 제조 환경 전반에 걸쳐 이용할 수 있다. 스마트 센서는 광범위한 환경에 대한 모니터링 및 제어 메커니즘에 사용되며 데이터 변환, 디지털 처리 및 외부 장치와의 통신과 같은 기능을 제공하는 소프트웨어 정의 요소를 통합 할 수도 있다.

이러한 스마트센서는 특히 산업분야를 비롯해 우주/국방, 헬스케어, 자율자동차/교통 등에서 활발한 적용이 기대되고 있다.

세계 스마트센서 시장, 18%대 고성장 이어간다

스마트 센서 시장은 2018년 308억 달러(약 36조 3천억 원)로 나타났으며, 연평균 18.82%의 성장세를 지속해 나갈 전망이다. 모르도 인텔리전스(mordor intelligence)는 스마트 센서 리포트에서, 오는 2024년에 글로벌 스마트 센서 시장은 859억 3천억 달러(101조 3천억 원)에 달할 것으로 예상했다.

이는 센서가 다양한 응용 분야에서 가장 중요하고 널리 사용되는 구성 요소 중 하나가 되었기 때문이다. 성능 및 효율성에 대한 요구가 높아지면서 스마트 센서의 채택이 증가하고 있는 것도 한 몫하고 있다. 최근의 스마트 센서는 오류율이 현저히 낮아 환경 정보를 자동으로 수집 할 수 있으므로 기존 센서보다 활용도가 더욱 높아졌다.

특히 건강 모니터링을 위해 차량 및 스마트 웨어러블 시스템의 자동화 기능이 향상됨에 따라 사물인터넷(Internet of Things)의 활용도 및 침투력 증가는 예측된 기간 동안 스마트 센서 시장의 성장을 크게 촉진할 것으로 보았다.

베리파이드 마켓 인텔리전스(Verified Market Intelligence)도 연평균 17.83%의 고성장세를 이어갈 것이라고 내다봤다. 리포트에 따르면, 2017년 세계 스마트 센서 시장은 294억 4천만 달러(34조 7천억 원)로 평가되었으며, 2018년에서 2025년까지 연평균 17.83% 성장해 오는 2025년에는 726억 1천만 달러(85조 6천억 원)에 이를 것으로 예상했다.

마켓앤드마켓(Markets and Markets)은 스마트 센서의 핵심인 사물인터넷 센서 시장 리포트를 통해 높은 성장세를 보일 것으로 전망했다. 2018년 IoT 센서 시장은 약 52억 8천만 달러(6조 2천억 원)를 기록했으며, 오는 2023년까지 연평균 33.6%의 높은 성장율을 기록하면서 2023년에는 224억 8천만 달러(26조 5천억 원)까지 성장할 것이라고 보았다.

이 기간 동안 이미지 센서와 압력 센서가 가장 큰 부분을 차지할 것이며, 이미지 센서는 스마트폰이나 가전, 자동차, 로봇 등 다양한 분야에, 그리고 압력 센서는 내연기관 자동차의 온실가스 감축을 위한 규정을 충족시키기 위한 진단용으로 많은 부분이 사용될 전망이다.

특히 스마트 온도 센서에 대한 수요가 가장 주목된다.

스마트 온도 센서는 온도 센서, 바이어스 회로 및 아날로그-디지털 컨버터(ADC)로 구성된 통합 시스템이다. 온도 센서는 열을 측정하여 프로세스가 특정 범위내에 있는지 확인하고 극한의 열, 위험 또는 접근하기 어려운 측정 지점을 다룰때 응용 프로그램을 안전하게 사용하거나 필요한 조건을 충족시킨다.

신뢰할 수있는 고성능 및 저비용 센서에 대한 요구가 증가함에 따라 마이크로 기술 및 나노 기술과 같은 신기술 개발로 이어지고 있다. 저비용, 소형 및 사용 편의성으로 인해 센서는 자동차, 주택, 의료, 환경, 식품 가공 및 화학과 같은 다양한 산업에서 폭넓게 활용되고 있다.

모도르 인텔리전스는 “온도 센서는 스마트 홈 장치인 스마트 서모스탯에서 주요 용도를 찾았다.”고 밝히고, “스마트 홈에 대한 전반적인 수요는 강력한 소비자 관심, 점진적인 기술 혁신 및보다 뛰어난 접근성으로 인해 빠르게 증가할 것”이라고 전망했다.

북미는 사물인터넷 및 스마트 주택에 대한 수요 증가로 인해 스마트 센서 시장이 안정화에 들어섰다. 위치, 온도 및 습도 감지용으로 배치된 것과 같은 스마트 센서는 스마트 도시를 구축하기 위한 필수요소이며, 미국은 지속적으로 자동화를 강화하고 디지털 혁신을 통합해 나가고 있다.

LED 가로등, 재생 가능 에너지, 스마트 계량기 및 스마트 주차를 포함한 다양한 측정 기준에 따라서 시카고, 뉴욕 및 로스앤젤레스는 미국에서 가장 스마트한 도시가 됐다.

2017년 시카고 지방 정부는 27만개의 가로등을 에너지 효율이 높은 관련 제품으로 교체하는 것을 목표로 삼았으며, 이는 스마트 센서 시장의 성장 촉진에 큰 기여를 할 것이다. 또한 플로리다, 미시간 및 마이애미는 2018 년에 스마트 교통시스템을 위한 V2X 기술을 가장 광범위하게 배치할 예정으로 스마트 센서가 차량간의 통신 설정에서 크게 요구될 전망이다.

스마트 센서 시장은 시장에 있는 많은 국가와 글로벌 플레이어들간의 경쟁이 치열하다. 주요 업체는 제품 혁신은 물론 인수합병과 같은 전략을 통해 시장 확장에 적극 나서고 있는 중이다. 시장에서 선도적인 주요 업체로는 하니웰 인터내셔널, ABB, Analog Devices(ADI), GE, 지멘스 등이 있다. 또한, Kionix Inc., Sensonor AS, Smart Sensors Inc., XYZ Interactive Technologies Inc., SmarThings Inc., Knowles 등도 선도적인 글로벌 스마트 센서 업체로 알려졌다.

오윤경 기자 news@icnweb.co.kr